煤热解及煤气脱硫机理

1 绪论

1.1 煤中的氧、氮和硫及热解过程中的迁移

1.1.1 煤中氧、氮和硫的赋存形态

1.1.2 煤热解过程中氧、氮和硫的迁移

1.2 煤热解过程中量子化学计算方法的应用

1.2.1 量子化学在煤热解机理研究中的应用

1.2.2 煤热解模型选择的局限性

1.2.3 煤热解模型选择的方法

1.2.4 煤热解模型选择的实验手段

1.2.5 煤热解模型——杂原子类煤结构模型概念的提出

1.3 量子化学计算方法在类煤结构模型热解反应性的应用

1.3.1 含氧模型热解机理的量子化学研究

1.3.2 含氮模型热解机理的量子化学研究

1.3.3 含硫模型热解机理的量子化学研究

1.3.4 类煤结构模型化合物热解过程中分子内H转移

1.4 热解煤气中含硫化合物的脱除

1.4.1 热解煤气中的含硫化合物

1.4.2 热解煤气中有机含硫化合物的转化

1.4.3 量子化学计算方法在有机含硫化合物转化研究中的应用

1.4.4 热解煤气中无机含硫化合物的脱除

1.4.5 量子化学计算方法能够处理的脱硫过程中的问题

1.4.6 量子化学计算方法在脱硫剂性质研究中的应用

1.5 热解和气化煤气中的H2S对Hg脱除的作用

1.6 量子化学计算软件

1.6.1 Materials studio软件概况

1.6.2 密度泛函理论计算模块

参考文献

2 类煤结构含氧模型化合物的热解机理

2.1 引言

2.2 煤热解产物中含氧化合物的实验分析

2.2.1 仪器和实验条件

2.2.2 含氧化合物的测定

2.3 含氧模型的选择和计算参数

2.3.1 含氧模型的选择

2.3.2 计算参数及可靠性验证

2.4 苯甲醚的热解反应机理

2.4.1 苯甲醚的热解反应机理和各物种结构参数

2.4.2 苯氧基自由基的Mulliken电子自旋密度分析

2.4.3 热力学计算和讨论

2.4.4 动力学计算和讨论

2.5 苯甲酸和苯甲醛的热解反应机理

2.5.1 苯甲酸和苯甲醛热解机理的提出

2.5.2 分子微观结构分析

2.5.3 苯甲酸和苯甲醛热解的动力学分析及讨论

2.6 本章小结

参考文献

3 类煤结构含氮模型化合物的热解机理

3.1 引言

3.2 煤热解产物中含氮化合物的实验分析

3.2.1 Py—GC—Ms实验条件

3.2.2 含氮化合物的测定

3.3 含氮模型化合物的选择和计算参数

3.3.1 含氮模型化合物的选择

3.3.2 计算参数对含氮体系的可靠性验证

3.4 喹啉和异喹啉的热解机理

3.4.1 喹啉和异喹啉热解机理的提出

3.4.2 各物种的结构参数

3.4.3 喹啉和异喹啉热解的各路径分析

3.4.4 1—茚亚胺中间体的重要性

3.5 本章小结

参考文献

4 类煤结构含硫模型化合物的热解机理

4.1 引言

4.2 煤热解产物中含硫化合物的实验分析

4.2.1 含硫化合物的测定

4.2.2 含硫模型的选择

4.3 噻吩的热解反应机理

4.3.1 H2S释放机理的提出

4.3.2 以α—H转移为第一步的H2S生成过程

4.3.3 以1，2—H转移为第一步的H2S的生成过程

4.3.4 热力学计算和讨论

4.3.5 动力学计算及讨论

4.4 苯硫酚的热解反应机理

4.4.1 苯硫酚热解过程中S迁移机理的提出

4.4.2 苯硫酚中的s迁移生成CS

4.4.3 苯硫酚中的S迁移生成H2S

4.4.4 苯硫酚中的S迁移生成噻吩

4.4.5 苯硫酚中S迁移路径的比较

4.5 噻吩和苯硫酚热解的比较

4.6 分子内H转移在类煤结构模型化合物热解过程中的作用

4.6.1 分子内H转移为产物的形成提供了更合理的反应路径

4.6.2 分子内H转移机理能更合理地解释实验现象

4.6.3 分子内H转移机理所需的活化能较小

4.6.4 分子内H转移调节产物的分配

4.7 模型化合物的热解反映的是煤的热解现象

4.8 本章小结

参考文献

5 煤气中有机含硫化合物的转化机理

5.1 引言

5.2 计算参数

5.3 CS2的水解反应

5.3.1 CS2水解的反应路径和结构参数分析

5.3.2 CS2水解的热力学分析

5.3.3 CS2水解的动力学分析

5.4 COS的氢解反应

5.4.1 COS氢解的反应路径

5.4.2 反应路径2和3的速率常数

5.5 本章小结

参考文献

6 H2S在脱硫剂作用下的脱硫过程

6.1 引言

6.2 参数的选择和模型的构建

6.2.1 计算参数的选择

6.2.2 ZnO（1010）表面模型

6.3 H2S在完关的ZnO（1010）表面的脱硫反应

6.3.1 H2S、SH、S和H在ZnO（1010）表面的吸附

6.3.2 SH／H、S／2H的共吸附

6.3.3 H2S在ZnO（1010）表面的反应机理

6.4 金属氧化物在H2S的脱除过程中的作用

6.5 H2S在O空缺的ZnO（1010）表面的解离

6.5.1 O空缺的形成能

6.5.2 H2S在O空缺的ZnO（1010）表面的吸附

6.5.3 SH、S和H在O空缺的ZnO（1010）表面的吸附

6.5.4 H2S在O空缺的ZnO（1010）表面的解离

6.6 本章小结

参考文献

7 ZnO硫化和O空缺表面在O2气氛下的再生过程

7.1 引言

7.2 计算模型和方法

7.3 含硫的ZnO（1010）表面在O2气氛下的再生机理

7.3.1 O2在完美的ZnO（1010）表面的吸附

7.3.2 SO2在完美的ZnO（1010）表面的吸附

7.3.3 硫化的ZnO（1010）表面的再生过程

7.4 O空缺表面的再生

7.4.1 O原子在完美的ZnO（1010）表面的吸附

7.4.2 O空缺表面的再生过程

7.5 本章小结

参考文献

8 H2S对煤气中Hg0脱除的作用

8.1 引言

8.2 Hg0在Zno（1010）表面的吸附

8.3 HgS在ZnO（1010）表面的吸附

8.4 H2S氧化Hg0的反应机理

8.5 本章小结

参考文献

《煤热解及煤气脱硫机理》总结了作者凌丽霞近年来在煤的洁净转化理论方面的研究成果，以量子化学的理论和方法为基础，研究了煤中杂原子在热解过程中的迁移和转化规律，煤气中有机含硫化合物的转化机理，煤气中H2S在脱硫剂作用下的脱硫反应以及脱硫剂的再生机理，煤气中的H2S对Hg脱除的影响，以期为煤的清洁转化利用提供理论线索。
　　《煤热解及煤气脱硫机理》可供物理化学、催化化学、理论和计算化学专业以及煤化学专业的高校师生和科技工作者参考阅读。